一種新型真空包裝機(jī)械設(shè)計(jì)

陳子薇　任鈺琦

【摘 要】近年來，隨著全球人口的不斷增加，包裝行業(yè)市場需求也在進(jìn)一步擴(kuò)大，各行對(duì)包裝的要求越來越高。食品行業(yè)一直在呼喚保質(zhì)性能好的包裝形式，真空包裝以有利于防止食品變質(zhì)，受到食品企業(yè)和消費(fèi)者的青睞，被越來越多的人接受和選擇。

【關(guān)鍵詞】真空包裝機(jī)械；新技術(shù)；設(shè)計(jì)

0 引言

目前，很多小作坊和網(wǎng)店將售賣各種各樣散裝食品作為主營業(yè)務(wù)，其主要原因?yàn)榇祟惿唐房梢詫?shí)現(xiàn)現(xiàn)做現(xiàn)賣，前期投入低，制作簡單，易上手，且投資風(fēng)險(xiǎn)低，比較適合于剛進(jìn)入電子商務(wù)行業(yè)的創(chuàng)業(yè)人員。而此類似的食品網(wǎng)店中，大部分都存在以下問題：（1）食品采用純?nèi)耸职b，而此類食品店存在人手少、工作量大、耗時(shí)長等問題，不利于勞動(dòng)力的解放；（2）食品包裝過程中的污染問題。對(duì)此，設(shè)計(jì)一種高效能、低耗能的真空包裝機(jī)械有著顯著的意義。

1 當(dāng)前常見的真空包裝機(jī)械

在筆者設(shè)計(jì)之初，為了獲得系統(tǒng)的客觀的信息，為設(shè)計(jì)決策做準(zhǔn)備。筆者對(duì)作品進(jìn)行了詳細(xì)的資料查閱，根據(jù)相關(guān)資料可知，目前的真空包裝機(jī)主要包括：

1.1 家用真空封口機(jī)

家用真空封口機(jī)是集真空和封口于一體的家用廚房設(shè)備[1]。其操作步驟為：打開壓蓋—拉下氣嘴—將袋口套上氣嘴—壓下上蓋左右兩端，上蓋將配鎖住—按下電源，開始抽真空，從而實(shí)現(xiàn)真空包裝。

1.2 立式真空包裝機(jī)

立式真空包裝機(jī)適用行業(yè)（如大包裝食品原料、大棗、核桃仁、松子兒，電子產(chǎn)品，海藻制品防氧化等）[2]。該機(jī)型真空室容積大，袋口立封形式。可連同產(chǎn)品外包裝（如桶、盒）直接擱置于真空室內(nèi)，完成內(nèi)袋的真空封口。開門式的操作形式便于重物擱置。

1.3 外抽式真空包裝機(jī)

外抽式真空包裝機(jī)是通過抽氣嘴放到被包裝物的包裝袋內(nèi)，抽空空氣，退出抽氣嘴，然后完成封口[3]。

以上三種真空包裝機(jī)雖然能夠完成真空和封袋過程，但是此前的準(zhǔn)備步驟如開袋、填料、將袋口送入抽氣嘴等步驟均需要人工操作，自動(dòng)化程度不高，不適合于人手少的食品店，而且人手的接觸會(huì)增加食品污染的可能性。

2 新型真空包裝機(jī)械

2.1 新型真空包裝機(jī)械總體設(shè)計(jì)

機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)過程中極其重要的一步，關(guān)系到機(jī)械的性能、強(qiáng)度、尺寸、外形、質(zhì)量及成本。因此，筆者采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法對(duì)作品進(jìn)行了主要功能的分析以及功能的分解。下面將進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.2 主要功能及其分解

經(jīng)過筆者大量的市場調(diào)研，上述這種熟食類全自動(dòng)真空包裝機(jī)預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能：

（1）可自動(dòng)完成取袋，保證PE袋單張輸出；

（2）輸袋與取袋合理銜接，工作臺(tái)可移動(dòng)；

（3）對(duì)物料完成稱重、輸料，減輕人工稱重的負(fù)擔(dān)；

（4）完成開袋、輸料、封袋過程的配合；

（5）完善的控制系統(tǒng)，對(duì)各部分進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。

根據(jù)對(duì)各項(xiàng)功能的分析研究，筆者提出了總體設(shè)計(jì)方案，并且對(duì)主要功能進(jìn)行分解，系統(tǒng)框圖主要有輸袋機(jī)構(gòu)、可移動(dòng)工作臺(tái)、開袋機(jī)構(gòu)、送料機(jī)構(gòu)以及真空封裝機(jī)構(gòu)。

2.3 機(jī)械部分設(shè)計(jì)

為了保證熟食類全自動(dòng)真空包裝機(jī)每個(gè)部分協(xié)調(diào)有效的完成各自功能，本設(shè)計(jì)采用多電機(jī)配合處理。在本設(shè)計(jì)中，使用多類型多部電機(jī)共同作用。由于可移動(dòng)工作臺(tái)需做往復(fù)型周期運(yùn)動(dòng)，需采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；在整個(gè)包裝系統(tǒng)中需要采用真空吸盤、進(jìn)行真空封裝需多個(gè)真空泵配合使用；本設(shè)計(jì)在輸袋結(jié)構(gòu)、可移動(dòng)工作臺(tái)等中均采用了電動(dòng)推桿，通過直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在保證其驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及可操作性，從而提高了包裝機(jī)在工作期間的工作效率；采用絲桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了工作臺(tái)的移動(dòng)。為了設(shè)計(jì)更為人性化，結(jié)合人體工程學(xué)，設(shè)置平臺(tái)，連桿的高度及位置，使操作更加舒適。

3 新型真空包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)

新型真空包裝機(jī)械主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)兩個(gè)主要部分組成。

3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

機(jī)械結(jié)構(gòu)主要可以由零部件分為以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)：外部框架結(jié)構(gòu)、可移動(dòng)工作臺(tái)、取袋結(jié)構(gòu)、開袋結(jié)構(gòu)、送料結(jié)構(gòu)、真空封裝結(jié)構(gòu)。

外部框架機(jī)構(gòu)主要是新型真空包裝機(jī)械的整體外表結(jié)構(gòu)，為了保障新型真空包裝機(jī)械的實(shí)用性以及內(nèi)部零部件的安全性，外部框架架構(gòu)主要使用670mm×460mm×500mm的尺寸，并設(shè)定裝置總重20KG。經(jīng)過筆者分析，這樣的結(jié)構(gòu)以及連接方式能夠最大程度的提升框架的穩(wěn)定性、安全性。除此之外，鑒于框架在正常的工作情況下，應(yīng)該有較為出色的強(qiáng)度，硬度，剛度等機(jī)械性能。對(duì)此，裝置骨架采用2mm厚的角鋼型材，通過螺栓螺母聯(lián)接，使整個(gè)裝置外框連在一起，使裝置骨架能夠達(dá)到較為出色的強(qiáng)度，硬度，剛度等機(jī)械性能。除此之外，考慮到實(shí)際情況中會(huì)有一些碰撞等突發(fā)情況，表面材料選用厚度為0.7mm厚的鋁合金板，由此便能夠極大程度提升新型真空包裝機(jī)械的結(jié)構(gòu)安全性。

3.2 控制系統(tǒng)

新型真空包裝機(jī)械設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)由51單片機(jī)及附加的24V直流電源、繼電器完成。通過51單片機(jī)控制直流有刷電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)推桿的伸縮，同時(shí)通過矩陣鍵盤控制51單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)單步或多步操作。整個(gè)過程由時(shí)序電路完成，不需要反饋及檢測環(huán)節(jié)。

4 總結(jié)

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟(jì)條件的變化，人們對(duì)食品的安全性要求越來越高，對(duì)于食品、藥物等商販而言，真空包裝是一種防止食品變質(zhì)的有效措施，由此可見真空包裝的重要性。高效、節(jié)能的真空包裝機(jī)械其既能夠保障食品的質(zhì)量，還能夠極大程度的降低勞動(dòng)力、包裝材料，為市場提供更好的服務(wù)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]唐喚清，呂建華.我國包裝機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].中國包裝工業(yè)，2015，6（18）：56-57.

[2]張雪，張春江，黃峰.軟包裝技術(shù)在我國預(yù)制肉類菜肴制品貯藏中的應(yīng)用[J]. 肉類研究，2015，8（07）：134-135.

[3]彭智松，楊傳民，王心宇.多工位高速真空包裝機(jī)研發(fā)及包裝效果評(píng)價(jià)[J].包裝工程，2015，67（05）：23-26.

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